JPH06347215A - 位置検出装置 - Google Patents
位置検出装置Info
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- JPH06347215A JPH06347215A JP14067993A JP14067993A JPH06347215A JP H06347215 A JPH06347215 A JP H06347215A JP 14067993 A JP14067993 A JP 14067993A JP 14067993 A JP14067993 A JP 14067993A JP H06347215 A JPH06347215 A JP H06347215A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- mark
- position detecting
- conversion elements
- wafer
- Prior art date
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- Pending
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 位置を検出するために、配列された光電変換
素子上にパターンを投影する手段を有する位置検出装置
において、画素分解能以下で高精度な位置合わせ精度を
可能にした位置検出装置を提供することである。 【構成】 位置を検出するために、配列された光電変換
素子上に位置検出用マークからの光パターンを投影する
手段を有する位置検出装置において、位置検出用マーク
の位置ずれ計測方向と該光電変換素子の配列方向の１方
向とが平行でないあるいは直交しない角度に設定する。
素子上にパターンを投影する手段を有する位置検出装置
において、画素分解能以下で高精度な位置合わせ精度を
可能にした位置検出装置を提供することである。 【構成】 位置を検出するために、配列された光電変換
素子上に位置検出用マークからの光パターンを投影する
手段を有する位置検出装置において、位置検出用マーク
の位置ずれ計測方向と該光電変換素子の配列方向の１方
向とが平行でないあるいは直交しない角度に設定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はパターン位置検出装置、
例えば半導体ＩＣやＬＳＩを製造するための投影露光装
置において，ウエハとマスクの相対位置を検出し位置を
制御するための位置検出装置に関するものであり、特に
画像処理を用いた位置検出装置を搭載した投影露光装置
に最適なものである。
例えば半導体ＩＣやＬＳＩを製造するための投影露光装
置において，ウエハとマスクの相対位置を検出し位置を
制御するための位置検出装置に関するものであり、特に
画像処理を用いた位置検出装置を搭載した投影露光装置
に最適なものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体技術の進展は近年益々速度を増し
ており、それに伴って微細加工技術の進展も著しいもの
がある。特にその中心をなす光加工技術は１ＭＤＲＡＭ
を境にサブミクロンの領域に踏み込んだ。解像力を向上
させる手段としてこれまで用いられてきたのは、波長を
固定して、光学系のＮＡを大きくしていく手法であっ
た。しかし最近では露光波長をｇ線からｉ線に変えて、
超高圧水銀灯の領域で光露光法の限界を広げようという
試みも行なわれている。
ており、それに伴って微細加工技術の進展も著しいもの
がある。特にその中心をなす光加工技術は１ＭＤＲＡＭ
を境にサブミクロンの領域に踏み込んだ。解像力を向上
させる手段としてこれまで用いられてきたのは、波長を
固定して、光学系のＮＡを大きくしていく手法であっ
た。しかし最近では露光波長をｇ線からｉ線に変えて、
超高圧水銀灯の領域で光露光法の限界を広げようという
試みも行なわれている。
【０００３】一方、投影露光装置におけるウエハとマス
クの相対位置合わせ、いわゆるアライメントに関して
は、従来から、ウエハ面に形成したアライメントマーク
を投影レンズを介して観察し、ウエハの位置情報を得る
ことが良く行われている。
クの相対位置合わせ、いわゆるアライメントに関して
は、従来から、ウエハ面に形成したアライメントマーク
を投影レンズを介して観察し、ウエハの位置情報を得る
ことが良く行われている。
【０００４】従来の縮小投影露光装置では、ウエハの位
置情報を得るためのウエハアライメントマークの観察方
式として、主に次の３通りの方式が用いられていた。
置情報を得るためのウエハアライメントマークの観察方
式として、主に次の３通りの方式が用いられていた。
【０００５】（ａ） 非露光光を用い、かつ投影レンズ
を通さない方式（ＯＦＦ−ＡＸＩＳ方式） （ｂ） 露光光を用い、かつ投影レンズを通す方式（露
光光ＴＴＬ方式） （ｃ） 非露光光を用い、かつ投影レンズを通す方式
（非露光光ＴＴＬ方式）
を通さない方式（ＯＦＦ−ＡＸＩＳ方式） （ｂ） 露光光を用い、かつ投影レンズを通す方式（露
光光ＴＴＬ方式） （ｃ） 非露光光を用い、かつ投影レンズを通す方式
（非露光光ＴＴＬ方式）
【０００６】上記観察方式により得られた画像情報から
具体的にマークの位置を検出する手段として、例えば特
開昭６２−２３２５０４号公報に開示されたパターンマ
ッチング検出法が考案されている。
具体的にマークの位置を検出する手段として、例えば特
開昭６２−２３２５０４号公報に開示されたパターンマ
ッチング検出法が考案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとしている課題】前記したように、
ＩＣ，ＬＳＩの微細化が年々進み、これら半導体素子の
集積度を上げるために縮小投影露光装置の露光波長の短
波長化が進んできている。このため、従来、高圧水銀ラ
ンプのｇ線(436nm) を露光波長として使用してきたが、
次第にｉ線(365nm) やエキシマレーザー、例えば、Ｋｒ
Ｆレーザー(248nm) が露光光として用いられるようにな
ってきている。この様な露光波長の短波長化が進んでく
ると、半導体デバイスの設計ルールが小さくなり、半導
体製造時におけるアライメント誤差マージンが次第に減
少してくる。
ＩＣ，ＬＳＩの微細化が年々進み、これら半導体素子の
集積度を上げるために縮小投影露光装置の露光波長の短
波長化が進んできている。このため、従来、高圧水銀ラ
ンプのｇ線(436nm) を露光波長として使用してきたが、
次第にｉ線(365nm) やエキシマレーザー、例えば、Ｋｒ
Ｆレーザー(248nm) が露光光として用いられるようにな
ってきている。この様な露光波長の短波長化が進んでく
ると、半導体デバイスの設計ルールが小さくなり、半導
体製造時におけるアライメント誤差マージンが次第に減
少してくる。
【０００８】本出願人から提案されている、例えば特開
昭６２−２３２５０４号公報に開示されたパターンマッ
チング検出法は、画像情報から具体的にマークの位置を
検出する手段として非常に有効である。しかし、半導体
製造時におけるアライメント誤差マージンが次第に減少
してくると、パターンマッチング検出法等に代表される
画像処理は、撮像手段によって得られた電気信号を処理
するためのＡ／Ｄ変換により、信号は離散系列となり、
検出されるマーク位置も離散値を取るため、目的の精度
を達成するためには、なんらかの補間手段をとる必要が
あり、その際の近似による誤差が検出誤差の要因となる
という問題点がある。単純に分解能だけ問題視するなら
ば、『観察倍率を高倍率化する』という事も一つの解決
方法ではある。しかしその場合、光量の減少、観察範囲
の減少等の問題点がある。
昭６２−２３２５０４号公報に開示されたパターンマッ
チング検出法は、画像情報から具体的にマークの位置を
検出する手段として非常に有効である。しかし、半導体
製造時におけるアライメント誤差マージンが次第に減少
してくると、パターンマッチング検出法等に代表される
画像処理は、撮像手段によって得られた電気信号を処理
するためのＡ／Ｄ変換により、信号は離散系列となり、
検出されるマーク位置も離散値を取るため、目的の精度
を達成するためには、なんらかの補間手段をとる必要が
あり、その際の近似による誤差が検出誤差の要因となる
という問題点がある。単純に分解能だけ問題視するなら
ば、『観察倍率を高倍率化する』という事も一つの解決
方法ではある。しかしその場合、光量の減少、観察範囲
の減少等の問題点がある。
【０００９】
【課題を解決する手段】本発明の位置検出装置は、位置
を検出するために、配列された光電変換素子上に位置検
出用マークからの光パターンを投影する手段を有する位
置検出装置において、位置検出用マークの位置ずれ計測
方向と該光電変換素子の配列方向の１方向とが平行でな
いあるいは直交しない角度に設定することを特徴として
いる。
を検出するために、配列された光電変換素子上に位置検
出用マークからの光パターンを投影する手段を有する位
置検出装置において、位置検出用マークの位置ずれ計測
方向と該光電変換素子の配列方向の１方向とが平行でな
いあるいは直交しない角度に設定することを特徴として
いる。
【００１０】特に、前記角度に基づいて位置を算出する
手段とを有することを特徴としている。また、前記光電
変換素子は２次元に配列され、該光電変換素子より得ら
れるマーク像の撮像信号に対し所定の大きさの２次元の
ウインドーを複数設定し、前記マーク像の前記ウインド
ーごとの中心値を算出し、前記ウインドーごとの中心値
に基づいて前記角度を検出するまたは位置を算出するこ
とを特徴としている。
手段とを有することを特徴としている。また、前記光電
変換素子は２次元に配列され、該光電変換素子より得ら
れるマーク像の撮像信号に対し所定の大きさの２次元の
ウインドーを複数設定し、前記マーク像の前記ウインド
ーごとの中心値を算出し、前記ウインドーごとの中心値
に基づいて前記角度を検出するまたは位置を算出するこ
とを特徴としている。
【００１１】本発明の素子を製造する方法は、レジスト
が塗布されたウエハ面上のパターンとレチクル上のパタ
ーンを位置検出装置により相対的位置合わせを行った後
にレチクル上のパターンを投影光学系によりウエハ面上
のレジストに投影露光し、次いで該ウエハのレジストを
現像処理して素子を製造する方法において、該位置検出
装置は、位置を検出するために、配列された光電変換素
子上にパターンを投影する手段を有する位置検出装置に
おいて、位置検出用マークの位置ずれ計測方向と該光電
変換素子の配列方向の１方向とが平行でないあるいは直
交しない角度に設定することを特徴としている。
が塗布されたウエハ面上のパターンとレチクル上のパタ
ーンを位置検出装置により相対的位置合わせを行った後
にレチクル上のパターンを投影光学系によりウエハ面上
のレジストに投影露光し、次いで該ウエハのレジストを
現像処理して素子を製造する方法において、該位置検出
装置は、位置を検出するために、配列された光電変換素
子上にパターンを投影する手段を有する位置検出装置に
おいて、位置検出用マークの位置ずれ計測方向と該光電
変換素子の配列方向の１方向とが平行でないあるいは直
交しない角度に設定することを特徴としている。
【００１２】
【実施例】図２は本発明の原理を説明する図で、位置検
出用マークが１次元に配列された光電変換素子上に結像
された状態を示している。１０１は１次元に配列された
光電変換素子、１０２、１０２’は位置検出用マーク像
である。位置検出マークの位置ずれ計測方向と光電変換
素子の配列方向とのなす角度はΘになっている。この時
位置検出マーク像１０２、１０２’は位置ずれ計測方向
にΔＸだけ異なる位置にある。この変位量を１次元に配
列された光電変換素子で検出するとΔＸ’となり、ΔＸ
とは次のような関係がある。 ΔＸ＝ΔＸ’ＣＯＳΘ これは、位置ずれ計測方向と配列方向とがなす角度が大
きいほど位置ずれ計測方向のマークの変位に対する光電
変換素子の配列方向の変位量が大きくなることを示す。
すなわち光電変換素子の配列ピッチをＰとすると、従来
は位置ずれ計測方向と配列方向とが合致しているので単
純な分解能はＰであるが、位置ずれ計測方向と配列方向
とが角度をなすことにより分解能がＰｘＣＯＳΘとなり
分解能が実質的に向上する。その角度Θは、マークの大
きさまた配列された光電変換素子のマーク像の捕捉範囲
に制限され４５度以下が好ましい。
出用マークが１次元に配列された光電変換素子上に結像
された状態を示している。１０１は１次元に配列された
光電変換素子、１０２、１０２’は位置検出用マーク像
である。位置検出マークの位置ずれ計測方向と光電変換
素子の配列方向とのなす角度はΘになっている。この時
位置検出マーク像１０２、１０２’は位置ずれ計測方向
にΔＸだけ異なる位置にある。この変位量を１次元に配
列された光電変換素子で検出するとΔＸ’となり、ΔＸ
とは次のような関係がある。 ΔＸ＝ΔＸ’ＣＯＳΘ これは、位置ずれ計測方向と配列方向とがなす角度が大
きいほど位置ずれ計測方向のマークの変位に対する光電
変換素子の配列方向の変位量が大きくなることを示す。
すなわち光電変換素子の配列ピッチをＰとすると、従来
は位置ずれ計測方向と配列方向とが合致しているので単
純な分解能はＰであるが、位置ずれ計測方向と配列方向
とが角度をなすことにより分解能がＰｘＣＯＳΘとなり
分解能が実質的に向上する。その角度Θは、マークの大
きさまた配列された光電変換素子のマーク像の捕捉範囲
に制限され４５度以下が好ましい。
【００１３】図３は、本発明を半導体製造装置に組み込
んだ実施例１の要部概略図である。である。この場合、
アライメントの方式は、非露光光ＴＴＬ方式である。
んだ実施例１の要部概略図である。である。この場合、
アライメントの方式は、非露光光ＴＴＬ方式である。
【００１４】１１は投影レンズ、１２はレチクル、１３
はウエハー、１４は位置検出マーク、１５は補正光学
系、１６は非露光光源、１７は２次元に配列された光電
変換素子である。位置検出マーク像は以下の手順により
観察される。非露光光源１６から出た光は、補正光学系
１５を通り、投影レンズ１１を経てウエハー１３上の位
置合わせマーク１４を照明する。位置検出マーク像の光
束は、投影レンズ１１、補正光学系１５を介し、２次元
に配列された光電変換素子１７上に結像される。この
時、位置合わせマークの位置ずれ計測方向と光電変換素
子の配列方向とが所定の角度θ傾くように設定されてい
る。またその角度は、図示はされていない光電変換素子
を保持するホルダーの回転駆動させることにより任意に
設定できる。もちろん像回転光学素子をあらかじめ光電
変換素子より前に配置し前記像回転光学素子を回転駆動
させてその角度を設定しても構わない。
はウエハー、１４は位置検出マーク、１５は補正光学
系、１６は非露光光源、１７は２次元に配列された光電
変換素子である。位置検出マーク像は以下の手順により
観察される。非露光光源１６から出た光は、補正光学系
１５を通り、投影レンズ１１を経てウエハー１３上の位
置合わせマーク１４を照明する。位置検出マーク像の光
束は、投影レンズ１１、補正光学系１５を介し、２次元
に配列された光電変換素子１７上に結像される。この
時、位置合わせマークの位置ずれ計測方向と光電変換素
子の配列方向とが所定の角度θ傾くように設定されてい
る。またその角度は、図示はされていない光電変換素子
を保持するホルダーの回転駆動させることにより任意に
設定できる。もちろん像回転光学素子をあらかじめ光電
変換素子より前に配置し前記像回転光学素子を回転駆動
させてその角度を設定しても構わない。
【００１５】図１は図３の装置においてウエハとレチク
ルとの位置合わせを行う際、ウエハ上に存在する位置検
出マーク（以下ＡＡマーク）が光電変換素子面上に結像
したＡＡマーク像と光電変換素子の配列を示した図、及
びその時の一方向に積算した画像波形をウインドーごと
に示した図である。第１図（ａ）において、１は光電変
換素子面、２は光電変換素子面上に結像しているＡＡマ
ーク、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３は光電変換素子面上に縦Ｍ個×
横Ｎ個の光電変換素子を有している画像処理ウインド
ウ、また、［ｍ，ｎ］は、ｍ行ｎ列に配置されている１
個の光電変換素子を示している。図１（ｂ）は、各光電
変換素子（以下画素）の出力を図１（ａ）中矢印の方向
に積算した時のＡＡマーク画像波形信号である。
ルとの位置合わせを行う際、ウエハ上に存在する位置検
出マーク（以下ＡＡマーク）が光電変換素子面上に結像
したＡＡマーク像と光電変換素子の配列を示した図、及
びその時の一方向に積算した画像波形をウインドーごと
に示した図である。第１図（ａ）において、１は光電変
換素子面、２は光電変換素子面上に結像しているＡＡマ
ーク、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３は光電変換素子面上に縦Ｍ個×
横Ｎ個の光電変換素子を有している画像処理ウインド
ウ、また、［ｍ，ｎ］は、ｍ行ｎ列に配置されている１
個の光電変換素子を示している。図１（ｂ）は、各光電
変換素子（以下画素）の出力を図１（ａ）中矢印の方向
に積算した時のＡＡマーク画像波形信号である。
【００１６】本発明による位置ずれを算出するために
は、以下の手順により得る。光電変換素子面上に結像し
たマーク像は、各素子によりその素子上に結像したマー
ク像の明るさを電気信号に変換される。
は、以下の手順により得る。光電変換素子面上に結像し
たマーク像は、各素子によりその素子上に結像したマー
ク像の明るさを電気信号に変換される。
【００１７】Ｖm,n ＝ｋＩ ・・・・・（１） ここで、Ｖmnは［ｍ，ｎ］画素の出力、ｋは光電変換係
数、Ｉは光強度である。画像処理ウインドウ内の各素子
出力は、図１（ａ）に示した矢印に沿い積算される。積
算は、ウインドウの大きさ分、即ちｍ行分実施される。
各行の積算結果は、 ・・・ΣＶm-1,i ，ΣＶm,i ，ΣＶm+1,i ・・・ となる。これらを、横軸に各画素位置、縦軸に積算結果
をプロットしたものが、マーク画像波形であり、図１
（ｂ）に示したものである。
数、Ｉは光強度である。画像処理ウインドウ内の各素子
出力は、図１（ａ）に示した矢印に沿い積算される。積
算は、ウインドウの大きさ分、即ちｍ行分実施される。
各行の積算結果は、 ・・・ΣＶm-1,i ，ΣＶm,i ，ΣＶm+1,i ・・・ となる。これらを、横軸に各画素位置、縦軸に積算結果
をプロットしたものが、マーク画像波形であり、図１
（ｂ）に示したものである。
【００１８】ＡＡマークの中心位置は、上記方法により
得られた画像波形からパターンマッチ法、モーメント法
等の手法で各ウインドーごとに算出される。各ウインド
ーの中心位置を光電変換面の座標で表すと図６の様にＣ
１（ｘｃ１，ｙｃ１），Ｃ２（ｘｃ２，ｙｃ２），Ｃ３
（ｘｃ３，ｙｃ３）となる。そして中心位置３点より最
小２乗法により近似直線３１を求める。近似直線３１の
法線方向３２が位置ずれ計測方向とみなせるから近似直
線３１の傾きを求め、位置ずれ計測方向と配列方向との
角度Θ0 を検出する。次に真のＡＡマークの中心位置
を、近似直線３１と直線３３（Ｙ＝ｙｃ２）との交点Ｃ
０（ｘｃ０，ｙｃ２）とする。本来このＡＡマーク像の
位置するべき中心位置ＣＣ（ｘｃｃ，ｙｃ２）とする
と、位置ずれ計測方向の位置ずれ量ΔＸを下記の様に算
出できる。
得られた画像波形からパターンマッチ法、モーメント法
等の手法で各ウインドーごとに算出される。各ウインド
ーの中心位置を光電変換面の座標で表すと図６の様にＣ
１（ｘｃ１，ｙｃ１），Ｃ２（ｘｃ２，ｙｃ２），Ｃ３
（ｘｃ３，ｙｃ３）となる。そして中心位置３点より最
小２乗法により近似直線３１を求める。近似直線３１の
法線方向３２が位置ずれ計測方向とみなせるから近似直
線３１の傾きを求め、位置ずれ計測方向と配列方向との
角度Θ0 を検出する。次に真のＡＡマークの中心位置
を、近似直線３１と直線３３（Ｙ＝ｙｃ２）との交点Ｃ
０（ｘｃ０，ｙｃ２）とする。本来このＡＡマーク像の
位置するべき中心位置ＣＣ（ｘｃｃ，ｙｃ２）とする
と、位置ずれ計測方向の位置ずれ量ΔＸを下記の様に算
出できる。
【００１９】 ΔＸ＝（ｘｃ０−ｘｃｃ）ｘＣＯＳΘ0 ｘｐｘｋ ただし ウエハ上での換算で、ｐは画素ピッチ、ｋは光
電変換面からウエハまでの光学倍率。
電変換面からウエハまでの光学倍率。
【００２０】そして上記から得られた位置ずれ量ΔＸを
補正するために前記ＡＡマークの位置ずれ計測方向にウ
エハを移動させウエハとレチクルを位置合せする。
補正するために前記ＡＡマークの位置ずれ計測方向にウ
エハを移動させウエハとレチクルを位置合せする。
【００２１】また、本方式は、図３に示した非露光光Ｔ
ＴＬ方式以外にも適用ができる。図４に露光光ＴＴＬ方
式である実施例２、図５にＯＦＦ−ＡＸＩＳ方式である
実施例３を示す。１８は対物レンズ、１９は露光光源、
その他は図３と共通である。
ＴＬ方式以外にも適用ができる。図４に露光光ＴＴＬ方
式である実施例２、図５にＯＦＦ−ＡＸＩＳ方式である
実施例３を示す。１８は対物レンズ、１９は露光光源、
その他は図３と共通である。
【００２２】光電変換素子の配列は２次元でなくても良
い。実施例５では、ラインセンサー上にＡＡマーク像を
シリンドリカルレンズで光学的に１方向に結像、積算す
る実施例である。図７に基づき本実施例を説明する。
い。実施例５では、ラインセンサー上にＡＡマーク像を
シリンドリカルレンズで光学的に１方向に結像、積算す
る実施例である。図７に基づき本実施例を説明する。
【００２３】１１は投影レンズ、１２はレチクル、１３
はウエハー、３０はチャック、３１はθＺステージ、３
２はＸＹステージ、３３はミラー、３４は干渉計、１５
は補正光学系、２０は対物レンズ、２１はリレーレン
ズ、２２はビームスプリッター、２３はシリンドリカル
レンズ、２４は光電変換素子が１次元に配列されたライ
ンセンサー、２５は顕微鏡照明系、２６は照明光源、２
７はコントローラーである。ＡＡマーク像は以下の手順
により観察される。照明光源２６から出た光は、ビーム
スプリッター２２でリレーレンズ２１の方向に偏向され
る。更にリレーレンズ２１、対物レンズ２０を通り、補
正光学系１５、投影レンズ１１を経てウエハー１３上の
ＡＡマーク（不図示）を照明する。そしてＡＡマーク像
の光束は、投影レンズ１１、補正光学系１５、対物レン
ズ２０、リレーレンズ２１を経てビームスプリッター２
４を透過し、シリンドリカルレンズ２３に入射する。シ
リンドリカルレンズ２３の母線はＡＡマークの位置ずれ
計測方向に対し、所定の角度θ傾くように設定されてい
る。シリンドリカルレンズ２３により１方向に光学的に
積算された像は、ラインセンサー２４上に結像する。ラ
インセンサー２４上に配置されている光電変換素子の配
列もＡＡマークの位置ずれ計測方向に対し所定の角度θ
傾くように設定されている。即ち、シリンドリカルレン
ズ２３の母線と、ラインセンサー２６の画素配列は、平
行であり、平行の関係を保ちながら回転駆動できる。ま
たその回転駆動量θは図示はされていないロータリーエ
ンコーダーのような回転角度検出器により検出され、そ
の測定結果はコントローラ２７に送られる。
はウエハー、３０はチャック、３１はθＺステージ、３
２はＸＹステージ、３３はミラー、３４は干渉計、１５
は補正光学系、２０は対物レンズ、２１はリレーレン
ズ、２２はビームスプリッター、２３はシリンドリカル
レンズ、２４は光電変換素子が１次元に配列されたライ
ンセンサー、２５は顕微鏡照明系、２６は照明光源、２
７はコントローラーである。ＡＡマーク像は以下の手順
により観察される。照明光源２６から出た光は、ビーム
スプリッター２２でリレーレンズ２１の方向に偏向され
る。更にリレーレンズ２１、対物レンズ２０を通り、補
正光学系１５、投影レンズ１１を経てウエハー１３上の
ＡＡマーク（不図示）を照明する。そしてＡＡマーク像
の光束は、投影レンズ１１、補正光学系１５、対物レン
ズ２０、リレーレンズ２１を経てビームスプリッター２
４を透過し、シリンドリカルレンズ２３に入射する。シ
リンドリカルレンズ２３の母線はＡＡマークの位置ずれ
計測方向に対し、所定の角度θ傾くように設定されてい
る。シリンドリカルレンズ２３により１方向に光学的に
積算された像は、ラインセンサー２４上に結像する。ラ
インセンサー２４上に配置されている光電変換素子の配
列もＡＡマークの位置ずれ計測方向に対し所定の角度θ
傾くように設定されている。即ち、シリンドリカルレン
ズ２３の母線と、ラインセンサー２６の画素配列は、平
行であり、平行の関係を保ちながら回転駆動できる。ま
たその回転駆動量θは図示はされていないロータリーエ
ンコーダーのような回転角度検出器により検出され、そ
の測定結果はコントローラ２７に送られる。
【００２４】ラインセンサー２４により得られた画像波
形信号は、第１図（ｂ）に図示したひとつのウインドー
のものと同一になる。この波形信号はコントローラ２７
に送られ、画像処理することにより中心位置を検出し、
ＡＡマークの位置ずれ計測方向に対するラインセンサー
の配列方向とがなす所定の角度θに応じて位置ずれ量を
算出される。その位置ずれ量を基にＸＹステージ３２を
移動すれば、画素分解能以下で高精度な位置合わせ精度
を得ることができる。
形信号は、第１図（ｂ）に図示したひとつのウインドー
のものと同一になる。この波形信号はコントローラ２７
に送られ、画像処理することにより中心位置を検出し、
ＡＡマークの位置ずれ計測方向に対するラインセンサー
の配列方向とがなす所定の角度θに応じて位置ずれ量を
算出される。その位置ずれ量を基にＸＹステージ３２を
移動すれば、画素分解能以下で高精度な位置合わせ精度
を得ることができる。
【００２５】次に上記説明した位置検出装置を利用した
半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。図８は
半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、あ
るいは液晶パネルやＣＣＤなど）の製造のフローを示
す。ステツプ１（回路設計）では半導体デバイスの回路
設計を行う。ステツプ２（マスク製作）では設計した回
路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステツ
プ３（ウエハ−製造）ではシリコンなどの材料を用いて
ウエハーを製造する。ステツプ４（ウエハープロセス）
は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハーを用
いて、リソグラフイ−技術によってウエハー上に実際の
回路を形成する。次のステツプ５（組み立て）は後工程
と呼ばれ、ステツプ４によって作製されたウエハ−を用
いて半導体チップ化する工程であり。アッセンブリ工程
（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程
（チップ封入）などの工程を含む。ステツプ６（検査）
ではステツプ５で作製された半導体デバイスの動作確認
テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程
を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステツプ
７）される。
半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。図８は
半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、あ
るいは液晶パネルやＣＣＤなど）の製造のフローを示
す。ステツプ１（回路設計）では半導体デバイスの回路
設計を行う。ステツプ２（マスク製作）では設計した回
路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステツ
プ３（ウエハ−製造）ではシリコンなどの材料を用いて
ウエハーを製造する。ステツプ４（ウエハープロセス）
は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハーを用
いて、リソグラフイ−技術によってウエハー上に実際の
回路を形成する。次のステツプ５（組み立て）は後工程
と呼ばれ、ステツプ４によって作製されたウエハ−を用
いて半導体チップ化する工程であり。アッセンブリ工程
（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程
（チップ封入）などの工程を含む。ステツプ６（検査）
ではステツプ５で作製された半導体デバイスの動作確認
テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程
を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステツプ
７）される。
【００２６】図９は上記ウエハープロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステツプ１１（酸化）ではウエハーの表面を
酸化させる。ステツプ１２（ＣＶＤ）ではウエハー表面
に絶縁膜を形成する。ステツプ１３（電極形成）ではウ
エハー上に電極を蒸着によって形成する。ステツプ１４
（イオン打ち込み）ではウエハーにイオンを打ち込む。
ステツプ１５（レジスト処理）ではウエハーに感光剤を
塗布する。ステツプ１６（露光）では上記説明した位置
検出装置を備えた露光装置によってマスクの回路パター
ンをウエハーに焼付け露光する。ステツプ１７（現像）
では露光したウエハーを現像する。ステツプ１８（エッ
チング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取
る。ステツプ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済
んで不要となったレジストを取り除く。これらのステツ
プを繰り返し行うことによってウエハー上に多重に回路
パターンが形成される。
ーを示す。ステツプ１１（酸化）ではウエハーの表面を
酸化させる。ステツプ１２（ＣＶＤ）ではウエハー表面
に絶縁膜を形成する。ステツプ１３（電極形成）ではウ
エハー上に電極を蒸着によって形成する。ステツプ１４
（イオン打ち込み）ではウエハーにイオンを打ち込む。
ステツプ１５（レジスト処理）ではウエハーに感光剤を
塗布する。ステツプ１６（露光）では上記説明した位置
検出装置を備えた露光装置によってマスクの回路パター
ンをウエハーに焼付け露光する。ステツプ１７（現像）
では露光したウエハーを現像する。ステツプ１８（エッ
チング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取
る。ステツプ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済
んで不要となったレジストを取り除く。これらのステツ
プを繰り返し行うことによってウエハー上に多重に回路
パターンが形成される。
【００２７】本実施例の製造方法を用いれば、従来製造
が難しかった高集積度の半導体デバイスが製造すること
ができる。
が難しかった高集積度の半導体デバイスが製造すること
ができる。
【００２８】
【発明の効果】以上述べたとおり、本発明は、画像情報
からマークの位置を検出する方法にに関し、特に、位置
合わせすべき物体上に設けられたマークの位置ずれ計測
方向に対し光電変換素子の配列方向を平行でないまたは
直角でない所定の角度傾けさせた状態で該光電変換素子
上にマークを結像し、該画像を採り込み、該画像を用い
前記角度に応じて位置ずれ量を算出する事を特徴とする
位置検出装置を実現することにより、画素分解能以下で
高精度な位置検出を実現可能としたものである。
からマークの位置を検出する方法にに関し、特に、位置
合わせすべき物体上に設けられたマークの位置ずれ計測
方向に対し光電変換素子の配列方向を平行でないまたは
直角でない所定の角度傾けさせた状態で該光電変換素子
上にマークを結像し、該画像を採り込み、該画像を用い
前記角度に応じて位置ずれ量を算出する事を特徴とする
位置検出装置を実現することにより、画素分解能以下で
高精度な位置検出を実現可能としたものである。
【図１】本発明の原理図
【図２】本発明の装置においてＡＡマーク像と光電変換
素子の配列を説明する図
素子の配列を説明する図
【図３】本発明を非露光光ＴＴＬ方式の位置合わせに適
用したときの説明図
用したときの説明図
【図４】本発明を露光光ＴＴＬ方式の位置合わせに適用
したときの説明図
したときの説明図
【図５】本発明をＯＦＦ−ＡＸＩＳ方式の位置合わせに
適用したときの説明図
適用したときの説明図
【図６】光電変換面の座標で表した各ウインドーの中心
位置の説明図
位置の説明図
【図７】本発明をラインセンサーの使用により実現した
装置の説明図
装置の説明図
【図８】半導体デバイス製造フローの図
【図９】ウエハープロセスの図
【符号の説明】 １ 光電変換素子面 ２ 光電変換素子面上に結像しているＡＡマーク像 Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３ 光電変換素子面上に縦Ｍ個×横Ｎ個
の光電変換素子を有している画像処理ウインドウ ［ｍ，ｎ］ ｍ行ｎ列に配置されている１個の光電変換
素子 １１ 投影レンズ １２ レチクル １３ ウエハー １４ 位置検出マーク １５ 補正光学系 １６ 非露光光源 １７ ２次元に配列された光電変換素子 １８、２０ 対物レンズ １９ 露光光源 ２１ リレーレンズ ２２ ビームスプリッター ２３ シリンドリカルレンズ ２４ ラインセンサー ２５ 顕微鏡照明系 ２６ 照明光源 ２７ コントローラー
の光電変換素子を有している画像処理ウインドウ ［ｍ，ｎ］ ｍ行ｎ列に配置されている１個の光電変換
素子 １１ 投影レンズ １２ レチクル １３ ウエハー １４ 位置検出マーク １５ 補正光学系 １６ 非露光光源 １７ ２次元に配列された光電変換素子 １８、２０ 対物レンズ １９ 露光光源 ２１ リレーレンズ ２２ ビームスプリッター ２３ シリンドリカルレンズ ２４ ラインセンサー ２５ 顕微鏡照明系 ２６ 照明光源 ２７ コントローラー
Claims (5)
- 【請求項１】 位置を検出するために、配列された光電
変換素子上に位置検出用マークからの光パターンを投影
する手段を有する位置検出装置において、位置検出用マ
ークの位置ずれ計測方向と該光電変換素子の配列方向の
１方向とが平行でないあるいは直交しない角度に設定す
ることを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項２】 前記角度に基づいて位置を算出する手段
とを有することを特徴とする請求項１の位置検出装置。 - 【請求項３】 前記光電変換素子は２次元に配列され、
該光電変換素子より得られるマーク像の撮像信号に対し
所定の大きさの２次元のウインドーを複数設定し、前記
マーク像の前記ウインドーごとの中心値を算出し、前記
ウインドーごとの中心値に基づいて前記角度を検出する
または位置を算出することを特徴とする請求項２の位置
検出装置。 - 【請求項４】 光パターン像を該光電変換素子の配列方
向の１方向に集光する光学手段を有することを特徴とす
る請求項１の位置検出装置。 - 【請求項５】 レジストが塗布されたウエハ面上のパタ
ーンとレチクル上のパターンを位置検出装置により相対
的位置合わせを行った後にレチクル上のパターンを投影
光学系によりウエハ面上のレジストに投影露光し、次い
で該ウエハのレジストを現像処理して素子を製造する方
法において、該位置検出装置は、位置を検出するため
に、配列された光電変換素子上に位置検出用マークから
の光パターンを投影する手段を有する位置検出装置にお
いて、位置検出用マークの位置ずれ計測方向と該光電変
換素子の配列方向の１方向とが平行でないあるいは直交
しない角度に設定することを特徴とする素子の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14067993A JPH06347215A (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14067993A JPH06347215A (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | 位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06347215A true JPH06347215A (ja) | 1994-12-20 |
Family
ID=15274238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14067993A Pending JPH06347215A (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06347215A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002329646A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-15 | Canon Inc | 合焦位置検出方法、合焦位置検出装置及び露光装置 |
| JP2008216128A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | V Technology Co Ltd | アライメント方法及びアライメント装置 |
| JP2017032671A (ja) * | 2015-07-30 | 2017-02-09 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 位置計測装置、データ補正装置、位置計測方法、およびデータ補正方法 |
-
1993
- 1993-06-11 JP JP14067993A patent/JPH06347215A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002329646A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-15 | Canon Inc | 合焦位置検出方法、合焦位置検出装置及び露光装置 |
| JP2008216128A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | V Technology Co Ltd | アライメント方法及びアライメント装置 |
| JP2017032671A (ja) * | 2015-07-30 | 2017-02-09 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 位置計測装置、データ補正装置、位置計測方法、およびデータ補正方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20031007 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040205 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20040212 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20040402 |